一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法

本发明涉及电机控制，尤其涉及一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法。

背景技术：

1、内置式永磁电机因具有高效率、高功率密度、快速的动态响应以及优良的调速性能已被成功应用于诸多领域。随着工业与经济的发展，节能减排逐渐成为人类可持续发展的重要手段，而电机作为最主要的工业能耗设备，其耗电量约占总量的70％。因此，提升电机运行效率具有十分重要的经济价值及社会效益。

2、最大转矩电流比控制方法可以充分利用内置式永磁电机的磁阻转矩，降低电枢电流，提升整个系统的运行效率，是现代永磁电机驱动技术的重要发展方向。而在实际的运用过程中由于温升、磁路饱和、电感非线性等影响，电机的参数会发生时变，这就会导致mtpa控制偏离最优解，因此提高mtpa的鲁棒性及实用性具有重要意义。现有的鲁棒性mtpa控制方法主要基于查找表法、参数辨识法、以及信号注入的方法。但是查找表法需要进行大量的预实验，耗时耗力；参数辨识法需要构建诸多的观测器及参数辨识模块，并且鲁棒性较差；已有的信号注入法需要从转矩、转速、定子磁链或输入功率的高频谐波中提取信息，这就需要额外的观测器或高精度传感器，增加了硬件成本。

3、为此，本发明所提出的基于集总参数自适应调节的内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法将电机的电磁参数参数集总化处理，将多参数辨识问题转化为单参数辨识问题，并且直接从电机的定子电流中提取信息实现集总参数的自适应调节，具有简单、高效、鲁棒性强、实用性强的优点。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，以消除电机参数时变对控制性能造成的影响。与其他方法相比，本方法具有简单、高效、鲁棒性强、实用性强的优点。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、本申请提供一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，基于集总参数自适应调节的内置式永磁电机进行控制，其特征在于，包括如下步骤：

4、步骤一：基于内置式永磁电机最大转矩电流比方程推导基于集总参数的最大转矩电流比控制方程，并输出d-q轴电流；

5、步骤二：在集总参数自适应调节模块中，向集总参数电路中的集总参数估计值注入高频微变正弦信号电流值，通过带通滤波器从定子电流幅值中提取频率为wh的响应信号电流值，所述响应信号电流值经锁相环处理后驱动所述集总参数电路的估计值向其实际值靠近，以达到修正估计值的目的；

6、步骤三：将修正后的集总参数值输出到d-q轴电流参考值计算模块，获得修正后的参考电流值。

7、可选的，在本申请的一些实施例中，所述步骤一中：

8、所述基于集总参数的最大转矩电流比控制方程为：

9、

10、其中，idq为d—q轴电流值；

11、λ为集总参数；

12、is为内置式永磁电机的电流幅值。

13、具体为：id为d—q轴电流中d轴电流值；iq为d—q轴电流中q轴电流值。

14、可选的，在本申请的一些实施例中，集总参数是由电机的dq轴电感以及永磁体磁链构成，其关系式为：

15、

16、其中，ld为电机d轴电感值，lq为电机q轴电感值,ψf为永磁体磁链。

17、可选的，在本申请的一些实施例中，在所述步骤二中，提取响应信号电流值通过其最小化电流幅值进行提取，其中，需要对该电流幅值is进行最小化；

18、在对最小化电流幅值过程中，设置有内置式永磁电机的转矩方程，且所述转矩方程恒定，其中，所述转矩方程设置为：

19、

20、其中：te为电磁转矩值，np为极对数。

21、可选的，在本申请的一些实施例中，对所述最小化定子电流幅值is的取值通过其控制方程进行取值，其中，所述控制方程为：

22、

23、可选的，在本申请的一些实施例中，对所述控制方程进行拉格朗日优化，得出即最大转矩电流比控制规律方程，其中，所述规律方程为：

24、

25、可选的，在本申请的一些实施例中，所述集总参数自适应调节模块中，设置有集总参数，所述集总参数设置为：

26、

27、通过向集总参数估计值施加频率为wh的高频微变扰动，从定子电流幅值中提取同频响应信号，同频响应信号中包含了集总参数关于电流的导数信息，通过所述集总参数的导数进行锁相环处理，对所述集总参数估计值进行修正。

28、与现有技术相比，本发明中的有益效果为：

29、本发明提出的基于集总参数自适应调节的最大转矩电流比控制技术，可以消除电机参数变化对控制性能造成的影响；与其他方法相比，本方法直接从定子电流中提取信息，减小硬件成本，实现过程简单，具有高效、鲁棒性强、实用性强的优点。

技术特征：

1.一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，基于集总参数自适应调节的内置式永磁电机进行控制，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述步骤一中：

3.根据权利要求2所述的一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，集总参数是由电机的dq轴电感以及永磁体磁链构成，其关系式为：

4.根据权利要求1所述的一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，提取响应信号电流值通过其最小化电流幅值进行提取，其中，需要对该电流幅值is进行最小化；

5.根据权利要求4所述的一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，对所述最小化定子电流幅值is的取值通过其控制方程进行取值，其中，所述控制方程为：

6.根据权利要求5所述的一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，对所述控制方程进行拉格朗日优化，得出即最大转矩电流比控制规律方程，其中，所述规律方程为：

7.根据权利要求1所述的一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述集总参数自适应调节模块中，设置有集总参数，所述集总参数设置为：

技术总结本申请实施例公开了一种内置式永磁电机最大转矩电流比控制方法，基于集总参数自适应调节的内置式永磁电机进行控制，包括如下步骤：基于内置式永磁电机的数学模型推导永磁电机最大转矩电流比控制规律方程，并输出d‑q轴电流；在集总参数自适应调节模块中，向集总参数电路中的集总参数估计值注入高频微变正弦信号电流值，通过带通滤波器从定子电流幅值中提取频率为w<subgt;h</subgt;的响应信号电流值，所述响应信号电流值经锁相环处理后驱动所述集总参数电路的估计值向其实际值靠近，以达到修正估计值；将修正后的集总参数值输出到d‑q轴电流参考值计算模块，获得修正后的参考电流值，与其他方法相比，本方法具有简单、高效、鲁棒性强、实用性强的优点。技术研发人员：丁石川,范志翔,杭俊,李伟,李亚受保护的技术使用者：安徽大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14